ENVIRONNEMENT INTÉRIEUR, QUALITÉ DE LʼAIR ET SANTÉ Qualité de lʼair intérieur dans les bâtiments neufs : données disponibles et spécificités Corinne MANDIN*, François MAUPETIT*
Le réseau multidisciplinaire RSEIN, Recherche Santé Environnement Intérieur, rassemble depuis 2001 des experts français, chercheurs, métrologues, modélisateurs, épidémiologistes, médecins, évaluateurs de risque, dont les activités sont liées à la qualité de lʼair intérieur. En partenariat étroit avec lʼObservatoire de la qualité de lʼair intérieur (OQAI), le réseau RSEIN assure une veille scientifique dans le domaine de lʼenvironnement intérieur au sens large excepté le champ de lʼhygiène industrielle et celui des rayonnements électromagnétiques. Le bulletin trimestriel Info Santé Environnement Intérieur, téléchargeable sur le site Internet du réseau http://rsein.ineris.fr, rassemble ces travaux de veille et fournit notamment les analyses de quelques-unes des publications scientifiques internationales considérées comme les plus importantes et/ou intéressantes parmi lʼensemble des articles répertoriés chaque trimestre. Les brèves synthèses du bulletin traitent indifféremment des substances, des micro-environnements et des effets sanitaires. Parallèlement à la publication du bulletin, la présente rubrique, financée par lʼADEME, a pour objectif dʼapporter chaque trimestre un éclairage plus particulier sur un thème choisi par le comité de rédaction RSEIN en sʼappuyant sur les données de la littérature publiées récemment. Au sein de cette rubrique, le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) ou lʼun de ses partenaires est chargé dʼapporter des compléments sur le sujet traité, de rapporter les actualités de lʼOQAI ou dʼaborder des thèmes non couverts par la veille RSEIN.
La qualité de l’air intérieur dans les bâtiments neufs représente une problématique à part entière. À l’heure où les démarches volontaires de labellisation ou de qualification de bâtiments au regard de leur « qualité sanitaire », souvent en association avec leur performance énergétique, se multiplient, la question de la qualité de l’air intérieur à réception se pose. Faut-il accompagner la démarche constructive pour viser des critères de performance intégrant la qualité de l’air intérieur ? Quels indicateurs sont alors à concevoir pour vérifier l’atteinte des exigences visées ? Les valeurs guides de qualité de l’air intérieur établies par l’ANSES (Agence française de sécurité sanitaire en charge de l’alimentation, de l’environnement et du travail), le HCSP (Haut Conseil de la santé publique) ou l’OMS (Organisation mondiale de la santé) peuvent-elles être utilisées dans ce contexte ? Un préalable à de premiers éléments de réponse est la compilation des connaissances disponibles sur les substances en présence dans les bâtiments neufs et les ordres de grandeur de leurs concentrations intérieures. Cet article a ainsi pour objectif de présenter les données disponibles à ce jour dans la littérature scientifique sur les spécificités de l’air intérieur dans les bâtiments neufs, tant qualitativement que quantitativement.
Méthode et champs couverts On entend par « bâtiment neuf », dans cet article, tout bâtiment dont la construction s’est achevée il y a quelques semaines, voire au maximum quelques mois, et qui n’a, si possible, pas encore été occupé afin de s’affranchir de l’influence des occupants. Dans ce contexte, cette revue bibliographique ne s’intéresse pas au cas particulier des bâtiments réhabilités ou rénovés. Les auteurs de certaines publications avaient toutefois une acception plus large de l’expression « bâtiments neufs », qualifiant ainsi des logements (occupés) datant de quelques années. Des précisions sur les dates de construction sont apportées au cas par cas. Une recherche bibliographique avec les mots-clés "new built", "newly (ou recently) built" et "newly (ou recently) constructed" a été réalisée dans les bases de données bibliographiques Current Contents et PubMed. Les actes des conférences internationales dans le champ de la qualité de l’air intérieur, Indoor Air et Healthy Buildings, ont également été consultés (éditions les plus récentes). Afin d’être le plus représentatif de la situation actuelle, seules les études postérieures à 2000 ont été examinées. Aucune
* Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB),
[email protected] et
[email protected] POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE N° 209 - JANVIER-MARS 2011
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restriction géographique n’a en revanche été imposée, même s’il est évident que compte tenu des différences de typologies constructives, de climat et de comportements des occupants, la qualité de l’air intérieur dans les bâtiments des autres pays n’est pas nécessairement à l’image de la situation française. Cette revue bibliographique s’intéresse aux principaux lieux de vie bâtis (eu égard au temps passé par la population), à savoir les logements, les lieux d’enseignement et d’accueil de la petite enfance et les bureaux. Elle ne rapporte pas les données disponibles (peu nombreuses) pour d’autres environnements clos, comme les véhicules, les hôtels ou les hôpitaux. Par ailleurs, la présente revue bibliographique ne rapporte que les données de mesure de concentrations in situ ; les résultats de tests d’émission de matériaux neufs ne sont pas traités. Enfin, elle ne vise pas non plus à fournir l’inventaire des démarches, lignes directrices ou guides méthodologiques existants pour la construction de bâtiments intégrant des exigences visant à atteindre une « bonne » qualité de l’air intérieur.
Qualité de lʼair intérieur dans les logements neufs Globalement, eu égard au nombre de publications parues ces dernières années sur l’air intérieur, peu de travaux documentent spécifiquement le cas des logements neufs. La plupart n’ont pas été réalisés en Europe, mais en Australie et en Asie (Japon, Corée du Sud et Chine). Le formaldéhyde est le composé le plus souvent étudié. Aucune publication n’aborde le cas de la contamination biologique.
En France, il n’existe quasiment pas de données décrivant spécifiquement la qualité de l’air intérieur dans des bâtiments neufs. Les résultats de la campagne nationale dans les logements menée entre 2003 et 2005 par l’Observatoire de la qualité de l’air intérieur (OQAI) ont été examinés [1]. Cependant, un seul logement était neuf (moins de 1 an) lors des enquêtes. À noter que l’OQAI collecte actuellement des données à réception de maisons individuelles performantes en énergie qui seront disponibles courant 2011. Par ailleurs, l’Association agréée pour la surveillance de la qualité de l’air en région Pays de La Loire a réalisé fin 2009-début 2010 des mesures de concentrations intérieures en aldéhydes, benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes dans une maison « éco-performante » à trois périodes : un mois après l’achèvement du chantier, à l’entrée des occupants (une famille de cinq personnes) et un mois et demi après le début de l’occupation [2]. Les prélèvements ont été réalisés au moyen de tubes passifs exposés sept jours, dans le salon et la chambre. Peintures sans solvant, isolants naturels et bois non traités ont été choisis pour équiper cette maison peu consommatrice en énergie. Les résultats sont rapportés dans le tableau 1. Les concentrations intérieures à réception sont très voisines des concentrations médianes de la campagne nationale « Logements » de l’OQAI. Elles évoluent assez peu après l’emménagement, sauf pour certains polluants (tendance à l’augmentation pour l’acétaldéhyde, le propanal, le benzène et les xylènes), en lien vraisemblablement avec l’ameublement du logement et les activités des occupants (tabagisme dans le garage, utilisation d’encens, d’huiles essentielles et d’un aérosol dépoussiérant pour meuble).
Tableau 1. Concentrations intérieures (en μg/m3) mesurées dans une maison neuve à réception (non meublée), puis après l’entrée des occupants. Les Herbiers, Vendée, 2009-2010 [2]. Avant occupation (octobre 2009)*
Quelques jours après l’emménagement (décembre 2009)
Un mois et demi après l’emménagement (janvier 2010)
Salon
Chambre
Salon
Chambre
Salon
Chambre
Formaldéhyde
18,0
18,0
19,0
15,0
24,0
18,0
Acétaldéhyde
11,0
12,0
27,0
20,0
36,0
25,0
2,4
2,7
4,5
3,2
5,9
3,8
19,0
20,0
20,0
15,0
17,0
13,0
Benzaldéhyde
0,4
0,4
0,6
0,5
0,7
0,5
Isopentanal
0,5
0,5
1,1
0,8
1,7
1,1
Propanal Butanal
Pentanal
8,1
8,1
5,7
3,9
4,9
3,9
Hexanal
40,0
40,0
29,0
20,0
30,0
24,0
Benzène
0,5
0,5
3,5
5,2
3,6
moyenne
12,0
13,0
11,0
des
13,0
9,1
Ethylbenzène
0,4
0,4
1,3
deux
1,7
1,2
Xylènes
1,8
1,7
5,1
pièces
6,3
4,4
Toluène
m3/h
* La ventilation mécanique contrôlée double-flux était en fonctionnement, au débit minimal de 50 par souci d’économie d’énergie. Nota : Température intérieure, humidité relative et concentration en CO2 ont également été mesurées (résultats non rapportés).
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Dans les autres pays, les données les plus nombreuses proviennent d’études réalisées au Japon et en Corée du Sud ; peu de travaux ont été conduits en Europe. Au Danemark, Gunnarsen et al. ont mesuré, entre février et juin 2007, les concentrations en formaldéhyde dans 20 maisons récentes [3]. Toutes ces maisons dataient de six ans au maximum et étaient occupées. Les prélèvements (actifs, d’une durée de 30 minutes) étaient réalisés dans la plus petite pièce de vie du logement, portes et fenêtres fermées, les autres habitudes du foyer restant inchangées. La date de construction est apparue comme déterminante des concentrations en formaldéhyde, plus élevées dans les logements les plus récents (dépassant 100 μg/m3 dans deux logements ; concentration moyenne égale à 50 μg/m3). Il n’a pas été observé d’association entre ces concentrations et le taux de renouvellement d’air (en moyenne égal à 0,44 h –1), le tabagisme, la taille des pièces, la température intérieure et le poids d’eau dans le logement (humidité absolue, en g/m3). En Finlande, plusieurs études ont été réalisées dans le contexte de la mise en place du système national d’étiquetage volontaire des émissions des matériaux de construction (label M1) et de classification des bâtiments au regard de valeurs guides de qualité d’air intérieur. Tuomainen et al. ont ainsi suivi les concentrations intérieures dans deux immeubles résidentiels, l’un construit de façon standard (témoin) et l’autre suivant les prescriptions de la classification en place [4]. Les prélèvements, actifs d’une durée de deux à six heures, ont été effectués dans le séjour et la chambre d’un appartement par étage (chaque immeuble comptant six étages), avant puis cinq mois après l’emménagement des occupants. On constate dans le tableau 2, d’une part, que pour tous les polluants excepté le formaldéhyde, les concentrations diminuent dans le temps, notamment après une aération poussée du bâtiment avant l’arrivée des occupants, et, d’autre part, que les concentrations sont
plus faibles dans l’immeuble construit selon le référentiel finlandais exigeant notamment l’utilisation de matériaux de construction moins émissifs. Ces mêmes auteurs ont ensuite réalisé un suivi des concentrations dans ces deux immeubles, 1 an, 2 ans et 3 ans après le début de l’occupation, en y associant un auto-questionnaire documentant la satisfaction des occupants vis-à-vis de leur environnement intérieur [5]. Les concentrations y restaient plus faibles dans l’immeuble « labellisé » et les occupants ont rapporté une diminution des symptômes asthmatiques. Enfin, afin de compléter les données sur la qualité de l’air dans ce type de logements construits selon le référentiel finlandais, Järnström et al. ont instrumenté, entre 1999 et 2003, 14 logements neufs inoccupés (construits 12 mois à 1 an ½ avant le début du suivi) ayant mis en œuvre des matériaux faiblement émissifs [6]. Les moyennes des concentrations intérieures en composés organiques volatils (COV) totaux et en formaldéhyde étaient respectivement de 780 et 19 μg/m3 au début du suivi, de 330 et 21 μg/m3 après six mois et de 247 et 26 μg/m3 après 12 mois. Dans les années suivant la construction de ces logements, on constate donc une baisse marquée de l’ensemble des COV et des valeurs de formaldéhyde constantes, voire en légère hausse. Aux États-Unis, des premières études sur le sujet ont été conduites à la fin des années 1990 [7-8]. Compte tenu de leur ancienneté, elles ne sont pas décrites plus en détail. Une seule étude plus récente a été recensée ; elle a été réalisée en Californie en 2005-2006 dans 108 maisons neuves, construites depuis moins de trois ans et occupées depuis au moins un an [9]. Elle montre que le type de ventilation a relativement peu d’effet sur les concentrations intérieures en formaldéhyde. Ainsi, les concentrations médianes mesurées en formaldéhyde étaient de 35 μg/m3 dans les maisons sans ventilation mécanique, de 66 μg/m3 dans les maisons avec ventilation mécanique et de 35 μg/m3 dans les maisons avec
Tableau 2. Médianes des concentrations intérieures (en μg/m3) mesurées dans deux immeubles résidentiels neufs. Finlande, 1997-1998 [4]. Immeuble construit selon le référentiel finlandais Substance
Avant occupation Avant occupation et et après ventilation poussée ventilation poussée
5 mois après occupation
Immeuble témoin Avant occupation
5 mois après occupation
Formaldéhyde
8
10
13
17
Acétaldéhyde
7
6
11
18
3
21
24
15
44
28
Ammoniac
15
Toluène
NR
19
12
361
84
Xylènes
93
46
NR
70
17
NR
140
23
89
46
NR
78
51
911
408
153
4 082
733
Limonène a-pinène COV totaux
NR
19
NR : concentration non renseignée.
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ventilation mécanique et récupération de chaleur. Toutefois, en examinant spécifiquement les six maisons où les occupants ont déclaré ne jamais ouvrir les portes et les fenêtres extérieures, la concentration intérieure en formaldéhyde était égale à 84,6 μg/m3 en moyenne dans les maisons sans ventilation mécanique (n = 5 ; taux de renouvellement d’air moyen de 0,22 h –1) et 12 μg/m3 dans la maison avec ventilation mécanique (1,28 h –1).
nique contrôlée en fonctionnement permanent (taux de renouvellement d’air égal à 0,35 h –1) et de matériaux peu émissifs. Quelques résultats sont présentés dans le tableau 3. Ils montrent que les concentrations intérieures décroissent avec le temps dans la maison neuve inoccupée. Pour les aldéhydes et les terpènes, les concentrations à huit mois restent supérieures à celles mesurées dans les maisons plus anciennes et occupées, mais ceci est à relativiser du fait de l’absence d’utilisation de produits d’entretien (émetteurs de ces mêmes substances) pendant la journée avant les prélèvements dans les maisons occupées.
En Australie, Brown a comparé les concentrations intérieures en aldéhydes et en COV dans une maison nouvellement construite, en situation d’inoccupation à différentes durées après achèvement, en comparaison des concentrations dans un groupe de 22 maisons occupées, n’ayant pas fait l’objet de travaux dans les douze mois précédents et dans lesquelles aucune plainte n’était rapportée [10]. Les 22 maisons occupées étaient situées dans des quartiers résidentiels de Melbourne. Les prélèvements (actifs, d’une durée de 30 à 60 minutes) ont été réalisés pendant l’été et le début de l’automne, dans le séjour, dans une chambre et à l’extérieur de chaque maison. Il était demandé aux occupants de maintenir fermés les ouvrants extérieurs et de ne pas utiliser de produits de nettoyage, respectivement pendant les 2 heures et les 24 heures précédant les prélèvements. Aucune consigne relative au tabagisme n’avait été émise ; ce dernier était courant dans quatre maisons et a eu lieu pendant la mesure dans un seul cas. D’une surface de 190 m2 sur deux niveaux, la maison neuve était équipée d’une ventilation méca-
Toujours en Australie mais plus récemment, une maison neuve ayant mis en œuvre des matériaux, des revêtements et du mobilier les moins émissifs possibles en COV (émissions quantifiées au préalable dans le cadre de l’étude) a été instrumentée [11]. Des prélèvements actifs, d’une durée de 30 minutes, ont été réalisés dans le salon, la salle à manger et la salle de bains à 3 mois (à l’arrivée des occupants), puis 5 mois et 1 an après l’achèvement des travaux. Il était conseillé aux occupants d’éviter l’utilisation de tout produit de consommation susceptible d’émettre des COV. Les concentrations intérieures moyennes en COV totaux mesurées aux trois périodes étaient respectivement égales à 43, 28 et moins de 5 μg/m3, avec un taux de renouvellement d’air variant de 0,36 à 1,6 h –1 (pas de ventilation mécanique contrôlée, uniquement ouverture des portes et fenêtres positionnées – à la conception – de façon à optimiser l’aération des pièces).
Tableau 3. Concentrations intérieures (en μg/m3) mesurées dans une maison neuve inoccupée équipée de matériaux peu émissifs et dans 22 maisons occupées. Melbourne, Australie, avant 2000 [10]. Maisons occupées
Maison neuve inoccupée
(n = 22)
Formaldéhyde
Séjour
Chambre
AM
GM
J=2
J = 19
J = 72*
J = 246
J=2
J = 19
J = 72*
J = 246
nq
nq
120
87
60
46
120
93
56
64
Hexanal
5
3,2
38
62
11
9,3
33
63
14
16
Acétone
13
5,6
120
110
170
29
130
100
46
64
Benzène
7,0
3,3
< 30
< 12
< 13
2,2
< 35
< 12
< 13
3,0
Toluène
14
8,9
250
100
18
6,9
84
110
12
12
Ethylbenzène
1,8
1,5
8,0
14
28
0,9
12
13
1,5
0,9
m/p-xylènes
6,9
4,1
30
29
25
2,8
< 30
27
3,9
2,4
Styrène
0,9
0,9
nq
nq
nq
nq
nq
nq
nq
nq
α-pinène
3,5
2,4
52
30
13
9,3
50
34
10
19
Limonène
11
4,8
12
15
34
7,9
4,8
15
39
15
p-dichlorobenzène
31
3,4
nq
nq
nq
nq
nq
nq
nq
nq
Naphtalène
3,2
1,6
nq
nq
nq
nq
nq
nq
nq
nq
Méthanol
nq
nq
550
770
200
130
860
790
170
220
1,2-propanediol
nq
nq
330
< 15
